作者:王超 来源:中国科学报 发布时间:2016/1/18 11:00:47
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京津冀近期缘何雾霾深重
大气环境容量本来就低,气象条件又诸多不利,再赶上超强厄尔尼诺

 

■本报记者 王超

“自入冬以来,仅京津冀地区就发生了4次3天以上的严重雾霾过程,拿上个月底最近一次污染过程来说,重度霾影响35.2万平方公里,持续7天,比常年同期持续过程长了2天左右。”近日,中国气象局环境气象中心首席预报员马学款对《中国科学报》记者表示。

京津冀:大气环境容量低值中心

霾天气过程明显偏多、平均持续时间长以及大气污染程度重,是如今生活在京津冀地区人们的切身感受。“十面霾伏”的背后,既与污染物排放源强度和分布有关,也与“大气环境容量”有关。

根据国家气候中心朱蓉博士给出的定义,“大气环境容量”是由气候背景条件决定的城市最大允许排放量,单位为“吨/天/平方公里”,其系数可由大气混合层内风速与高度的乘积组成的大气通风量、雨洗常数与降水量乘积组成的湿沉降速度、PM2.5达标浓度、城市面积等经过积分计算得到。

“我们用‘大气环境容量系数’反映大气对污染物的通风稀释和雨洗作用。其数值越小,表明污染物越容易累积,大气对污染物的清除能力就越弱。”国家气候中心气候检测室首席专家周兵对《中国科学报》记者说。

根据周兵的研究,大气环境容量低值区分布范围很大,以京津冀、山东北部及山东半岛、山西南部部分地区的数值与近10年同期相比较,数值偏低了60%左右。而唐山、北京、石家庄、邢台等地成为低值中心,这与低大气环境容量造成的大气污染难以扩散并不断累积有关。

气象条件:水平垂直两不利

在大气污染排放短期内难以根本改善的情况下,气象条件实际上已成为重污染天气消散的首要因素,而污染物在水平和垂直两个方向的弱扩散能力和污染物的吸湿性增长则成了霾天气多发的气象成因。

众所周知,污染物水平扩散能力就是人们常说的“等风来”;而垂直扩散能力,则与大气层结稳定性、混合层顶高度有关。

混合层高度是指近地层大气湍流混合所能达到的高度,主要取决于大气稳定度和风的大小,大气稳定度越高、风越小,混合层高度越低。

“以北京为例,近期大气混合层顶高度仅为550米左右,但常年同期有1050米左右,不利于污染物垂直方向的扩散。”马学款说。

除冷空气活动弱、频次低,近地面平均风速小以外,近地面夜间辐射逆温明显、大气稳定度高,雾霾自身阻碍白天地面的太阳辐射升温、抑制混合层高度上升,也是造成近期平均混合层高度比常年明显偏低的原因。

而中国气象科学研究院大气成分研究所副研究员刘洪利则向记者表示,相对湿度大造成污染物吸湿性增长,使气溶胶粒子体积增长为之前的4~8倍,从而活化为云凝结核,导致能见度进一步降低,加重雾霾。

超强厄尔尼诺事件:“火上浇油”

在周兵看来,大气环境容量低、极涡盘踞北极、超强厄尔尼诺事件也为污染物盘踞不散推波助澜。

2015年11月25日,世界气象组织(WMO)发布的《2015年全球气候状况声明》指出,2015年可能成为有记录以来的最暖年份。而2.3摄氏度的厄尔尼诺综合指数更是接近1997~1998年2.5度的峰值。

“超强厄尔尼诺事件使得东亚冬季风和西伯利亚高压强度双双减弱,对于中高纬度环流尤其是北极极涡产生影响。”周兵表示,极涡空间模态的结构可以用“北极涛动指数”来表征,目前该指数处于正位相,表明极涡盘踞在北极,没有偏出到东半球或西半球,使得冷空气不利于向中低纬度扩散。

同时,厄尔尼诺对西太平洋和副热带高压的影响显著,出现的反季节性环流和增强的高压系统,使得北方地区出现异常的偏南风。“一方面使中低纬度近地层空气湿度增大,污染物吸湿增长;另一方面也使得污染物在弱的偏南风作用下向京津冀地区输送,加重污染。”周兵说。

专家表示,重污染天气是气象条件和污染排放共同作用的结果,只有在不同的气象条件下,根据重污染天气形成的机理、传输路径的不同,因地制宜地设计区域减排措施和主要污染物减排方案,不断提高公众的环保意识,调整经济、能源结构,对气象条件实时监测、准确预报、提前预警,才能有效应对重污染天气,为雾霾治理提供科学依据。

《中国科学报》 (2016-01-18 第4版 综合)
 
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